CN1185599A - 作为钟表部件的装饰部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装饰部件包括一个基体,基体至少在局部覆盖有硬质材料制做的保护性装饰膜,其特征在于,形成所述膜的硬质材料具有微晶结构以及一个具有规则的菜花型外貌的外表面。

Description

作为钟表部件的装饰部件

本发明涉及一种装饰部件，其表面覆盖有硬质材料保护装饰膜，尤其是涉及一种组成表壳或表带的部件，所述部件具有一个由坚硬平滑的材料构成的薄膜覆盖的外表面，在必要时可以不过于困难地进行抛光。

专利EP-A-0199207已经公开了一种作为钟表，如手表表壳的装饰部件，所述部件具有一个可见的外表面部分，可用于与外界物体接触，例如，壳体表面外层具有不可改变的性质，亦即它既不会被所接触的外界物体划伤，也不会被与其接触的空气所氧化或锈蚀，因而可使这些壳体部件保持细致和良好的精加工外表。为达到此目的，上述专利提出利用一层厚度在0.4至0.8mm之间，并覆盖有一层多晶金刚石膜的硬质合金(钨合金或钛合金)片晶，被粘结或焊接到表壳上。

通过盘片得到的该片晶最大直径等于51mm，制做这样的盘片需要大约4,000颗1mm尺寸的金刚石，亦即165克拉。这些金刚石首先被研磨成粉末，并在大约1,500℃以及5,000MPa压力下烧结在硬金属(硬质合金)基片上。之后，盘片经放电工艺进行粗磨和精磨，最后，使用金刚石砂轮经长长的抛光工序进行抛光。下一步，对盘片进行细致的挑选，尤其是欲将其用于手表的零部件时，要对其厚度和外观，特别是金刚石膜颜色的均匀性进行检测。所得的盘片通过公知的方法例如电蚀加工或激光加工进行加工，以得到预期的片晶或环的形状。最后经过一道倒角工序用金刚石砂轮去掉片晶的锋利边缘。

以上片晶的制做存在许多缺点。

大量使用的金刚石粉末以及大量的通过烧结粉末来得到亮的金刚石膜所消耗的能量，以及为获得成品盘片所需的加工和打磨成本是很高的，因而抑制了使用这些片晶的产品产量的增加。

这种方法的另一个缺点是不可能使得到的盘片具有完全相同的颜色，因而用于同一只手表的片晶必须取材于同一盘片。因此，限制了将这种盘片用于手表上盖或需要相同膜片的场合。参见专利EP-A-0199207的图2和3。

再有，这种方法需要硬质烧结金属基体包含钴以作为附着金刚石颗粒的粘结材料。粘结材料钴在基体中的存在，导致后者易于被氧化，于是需要在基体上沉积保护层，因而进一步增加了盘片的成本。

还有，实际上，这种通过压力和烧结形成金刚石膜的方法，局限于生产平面的，以及具有相对简单几何形状的片晶。

其他用于在基体上覆盖硬质材料膜的方法也已被重视。尤其是通过化一种学气相沉积法在基体上沉积金刚石膜制做切割工具的方法，已从专利文件US4,73-4,339上获知。用这种方法得到的金刚石膜具有粗糙和不规则的外貌，因此，这种膜与和它们所接触的材料之间起着锉刀一样的作用。再者，它们的外貌是无光泽的。

用这种方法得到的薄膜的外貌，呈现5μm尺寸金刚石微晶的聚合，微晶具有平行六面体形状以及非常坚硬的边缘(达到10,000维氏硬度)，非常耐磨。这种硬度及高耐磨性取决于形成金刚石薄膜的碳原子间具有半排斥性的SP3型键的存在。这种金刚石薄膜表面上边缘分明的聚合体，对与其相磨擦的其他材料形成聚集的固着点。来自于一般应用材料，亦即相对于金刚石较软的材料的擦刮，可能在坚硬的薄膜表面留下看得见的痕迹，且不能通过使用简单的方式，例如对用户而言易于利用的湿布而完全清除。

由此容易理解，使用这种硬质膜附着在表壳或表带上是不堪设想的。实际上，使用户相信他或她所购买的“防划伤”产品能被其他较软材料划后留下痕迹是不会被接受的。

这个缺点通过对所得到的膜进行有效的抛光，在不能去除的前提下或许可以减小。然而，对于去除薄膜中最硬的边缘部分，对其进行抛光在一定程度上是费工且昂贵的。通过抛光去除边缘得到规整的外貌所付出过高的经济代价也因而是不现实的。

将会注意到，对于此类小平面表面的抛光，与金刚石薄膜的预期使用目的是矛盾的。对切削工具而言，则是希望尽最大可能增加对膜的磨损量。这当然与装饰部件制造中易于施加抛光的外貌类型相冲突。

本发明的目的在于克服上述制做装饰部件的已有技术的缺点，特别是提供一种钟表部件，包括一层具有微晶结构和规则外貌的，且不会磨损的非常坚硬材料制成的表面薄膜。

因此，本发明涉及一种装饰部件，包括一个特别是覆盖有保护性和装饰性坚硬材料的基体构成，特征在于硬质材料构成的膜具有微晶结构，以及外表面具有菜花型的规则外貌。

该硬质膜的特殊外貌(称作菜花型)具有既无锋利边缘，也不存在深槽的优点，甚至在对这种膜进行抛光之前亦然。伴随擦刮而附着于膜表面的软质材料的沉积痕迹，因而可以通过简易的方法，例如对于使用者易于利用的布或手指轻易地减少或去除。还须指出，这种膜益于在非抛光状态下，不必担心如传统工艺实例中膜层表面的不可擦除的痕迹。

根据本发明的一种较佳方式，硬质材料膜是经镜面抛光的。

根据本发明的另一种较佳方式，硬质材料是金刚石或氮化硼，具有立方结构。

利用菜花型金刚石涂层覆盖所述部件，覆盖面的外表硬度达到8,000维氏硬度，抗磨损程度四倍于传统工艺中硬度达6,000至8,000维氏硬度的金刚石涂层。

本发明的其他方式及优点将通过本发明的一个实施例的下列描述来更详细地展现，描述仅作为说明而不是对实例的限制，描述将结合以下附图：

图1是安装有本发明装饰部件的手表局部截面图；

图2是可用于图1所示手表表链链节的根据本发明的另一装饰部件截面图；以及

图3和4分别是小平面型和菜花型金刚石膜的显微图片。

根据本发明的一种装饰部件，在此将通过一种钟表部件特别是一种如图1中标记1所示的手表上盖制做中的应用来详细描述。

手表1由四个主要部分构成：里面的中间部件2，上盖4，石英玻璃6和背盖8。中间部件2和上盖4已根据易于制做及方便装配的原则成型。

中间部件2由易于加工的金属，如不锈钢制成，中间部件2用于容纳一个机芯10，其上安装有一个表盘12，并具有一个上部14和一个下部16。下部16围绕并支承着机芯10和表盘12，作为常规方式，在此不进行详细描述。背盖8也按常规方式通过密封垫圈18固定在下部16上。

中间部件2通过一个环20固定在上盖件4上，环20由可变形材料制成并嵌入由同轴且相对的中间部件2和上盖4上的柱面22、24形成的空间。

石英玻璃6通过密封圈26安装在上盖4的开口上，并与里面中间部2的上端面28相接合。

上盖4的外表面30，即实例中所描述的，表面覆盖有硬质材料，包括一个平行于表盘的主面32，主面32通过一个斜切面34扩展，再扩展到一个与表盘平面相垂直的环形侧面36上。

上盖的各面32，34和36覆盖有根据本发明的，由非常坚硬材料，如金刚石或氮化硼的膜38。膜38通常厚度在1至20微米之间，硬度为8,000至10,000维氏硬度。

下面将描述制做根据本发明的钟表部件，如上盖4，使之具有微晶结构以及菜花型外貌金刚石膜的方法。

为了进行这些工作，首先要提供精加工成型的，具有将被覆盖的一个表面或几个表面的基体。在所描述的例子中，即为上盖4的各面32，34和36。

“精加工成型的”意味着已通过传统成型或机加工技术得到的最终形状的表面。成型或机加工方法当然取决于制做基体的材料。

基体最好具有大于800的维氏硬度，通常较适宜的是烧结硬质金属或陶瓷材料基体。如果基体材料太软，对于膜38的冲击将会导致基体的变形并由于膜38的韧性差而导致在大多数情况下使膜38碎裂。

如果希望用一种硬质金属基体，一类不锈硬质金属例如钨合金或钛合金基硬质烧结金属是较佳的选择，这些硬质合金通过金属粘结料，如镍，铬，钴或钼或它们的混合物进行粘结。

为了增加欲沉积的硬质膜的结合能力，欲覆盖的表面需进行表面处理以减少粘结料在表面的聚集(超过大约几十微米)。例如，表面处理可以包括真空热处理，使表面的粘结料蒸发，或者用浓度分别为5％和35％的H₂SO₄/H₂O₂溶液来进行化学处理。

如果希望用一种陶瓷基体，碳或氮基陶瓷材料以其较高的抗冲击性将是较好的选择。例如，碳化硅和/或氮化硅基陶瓷材料即十分适宜。

氧化基陶瓷基体也可以使用，但必须在预处理中使待覆盖的表面获得必需的碳化物。例如，这类处理可以包括受控气氛热处理，化学或等离子处理。

一旦基体准备就绪，将其置于化学蒸汽沉积装置的容器中，基体被安置在适宜的支承件上，以实施金刚石膜沉积并获得菜花型外貌或结构的膜。一种获得这种膜的方法，在公开的标题为“在通过微波等离子化学汽相沉积法从二氧化碳-碳氢化合物气体合成金刚石中氢气的作用”一文，作者Chia-Fu Chen和Tsao-Mng Hong，1992出版，表面与涂覆技术展望(the review Surface and CoatingTechnology)54/55，第368至373页中有详细描述，现完全结合于此作为参照。显然，任何其他使硬质材料膜在基体上沉积为菜花型结构或外貌的方法均可能被考虑。

得到的金刚石膜表面具有微球状集群的外貌，如图4所示，它展示了一个×2,000放大率的菜花型金刚石膜表面的显微图片。同时，在平面型金刚石膜中，碳原子间的结合几乎仅有SP3型键，并具有大约10,000维氏硬度。根据本发明的装饰部件所用的菜花型金刚石膜，其大部分碳原子间的结合为SP2型键，以及有少量SP3型键，并达到8,000维氏硬度。这种SP3型和SP2型碳-碳键的混合实际为一种缺陷，它出现于当金刚石膜从基体表面生长的时候，并导致如图4所示的平滑的微球结构。

相反，展示在专利文件US4,734,339中化学气相沉积(CVD)法生长的金刚石膜，其外貌上具有多重锋利的边缘及随机分布的深槽，如图3所示，它展示了×2,000放大率的小平面型金刚石膜表面的显微图片。

对于用于构成钟表部件的菜花型金刚石膜，因此具有一个根本的优点，即硬质膜可以利用金刚石砂轮不太困难地进行镜面抛光。

当然，如果人们不希望基体的所有表面上均覆盖有硬质材料，也还需要提供一种用于没有沉积材料表面上的保护屏障。

无需申明根据本发明的装饰部件并不局限于前述的钟表部件的制做上，可以设想用于如图2所示表链链接38的装饰部件。

Claims (12)

1.一种装饰部件，包括一个基体，至少在局部覆盖有硬质材料制做的保护性装饰膜，其特征在于，形成所述膜的硬质材料具有微晶结构以及一个具有规则的菜花型外貌的外表面。

2.根据权利要求1所述装饰部件，其特征在于，它是钟表的零件的一个部分。

3.根据权利要求1或2所述装饰部件，其特征在于，硬质材料膜是径镜面抛光的。

4.根据权利要求1至3的任何一个所述装饰部件，其特征在于，所述硬质材料是金刚石。

5.根据权利要求1至3的任何一个所述装饰部件，其特征在于，所述硬质材料是具有立方体结构的氮化硼。

6.根据权利要求1至5的任何一个所述装饰部件，其特征在于，基体具有大于或等于800的维氏硬度。

7.根据权利要求1至6的任何一个所述装饰部件，其特征在于，基体是由硬质不锈金属制做的。

8.根据权利要求1至6的任何一个所述装饰部件，其特征在于，基体是由硬质金属和粘结材料混合烧结制做的。

9.根据权利要求1至6的任何一个所述装饰部件，其特征在于，基体是由陶瓷材料制做的。

10.根据权利要求9所述装饰部件，其特征在于，所述陶瓷材料是氮化硅或碳化硅。

11.根据上述任何一个权利要求所述装饰部件，其特征在于，所述部件是用于表壳的中间部件-上盖结合体。

12.根据权利要求1至10的任何一个所述装饰部件，其特征在于，所述部件是一个表链链节。

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